Zeitlupenkamera macht Ausbreitung von Licht sichtbar

[Hamukau]

Forscher am MIT haben eine Kamera entwickelt, die 1 Billion Bilder pro Sekunde aufnimmt. Das reicht aus, um eine Zeitlupenaufnahme zu erzeugen, auf der erkennbar ist, wie sich Licht ausbreitet.
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Die am Media Lab des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte "ultimative Zeitlupenkamera" ist so schnell, dass sie die Ausbreitung von Licht in Zeitlupe zeigen kann. Das im Englischen als "Trillion Frames Camera" bezeichnete System nimmt dazu rund 1 Billion Bilder pro Sekunde auf.


Die Forscher machen sich dabei das Prinzip der Streak-Kamera zunutze, bei der Photonen durch einen Spalt in die Kamera gelangen und dort ein elektrisches Feld passieren, das sie senkrecht zum Spalt reflektiert. Da sich das elektrische Feld dabei schnell ändert, leitet es spät eintreffende Photonen stärker ab als früh eintreffende.
So entsteht zwar ein zweidimensionales Bild, aber nur eine Dimension - die dem Spalt entsprechende - ist räumlich. Die andere Dimension hängt vom Grad der Ablenkung ab und erfasst die Zeit. Das Bild zeigt also, in welchem zeitlichen Ablauf die Photonen den eindimensionalen Spalt im Raum passieren.


Entwickelt wurde die Streak-Kamera eigentlich für den Einsatz in der chemischen Forschung. Sie ermöglicht es, die Wellenlänge einer Probe zu bestimmen und aufzuzeigen, wie sich das von einer Probe emittierte Licht im Zeitverlauf ändert. Dabei spielt es keine Rolle, dass die Kamera nur eine räumliche Dimension aufnimmt.
Den MIT-Forscher Andreas Velten, Ramesh Raskar und Moungi Bawendi ist es aber gelungen, mit einer solchen Kamera zwei räumliche Dimensionen zu erfassen, [Um Links zu sehen registriere dich bitte. Klicke hier.]. Dazu führen sie die gleiche Aufnahme wiederholt durch und positionieren dabei die Kamera mit Hilfe eines sich drehenden Spiegels jeweils neu, um zeilenweise ein zweidimensionales Bild zu erfassen. Sie nennen dies " [Um Links zu sehen registriere dich bitte. Klicke hier.]".


Damit die Belichtung aller Aufnahmen identisch ist und aus den Einzelaufnahmen ein Zeitlupenvideo zusammengesetzt werden kann, mussten Kamera und der den Lichtpuls erzeugende Laser genau aufeinander abgestimmt werden. Dazu bedarf es hochwertiger optischer Geräte und sehr guter mechanischer Kontrolle.
Rund eine Stunde dauert eine Aufnahme, die zeigt, wie Licht innerhalb einer Nanosekunde durch eine Flasche wandert. Sie besteht aus 480 Einzelbildern, jedes Bild erfasst etwa 1,71 Picosekunden. MIT-Professor Raskar spricht daher von der "weltweit langsamsten schnellsten Kamera".


Am Ende einer solchen Aufnahme stehen Hunderttausende von Datensätzen, die jeweils eine Datenreihe mit den Positionen der Photonen im Zeitablauf enthalten. Raskar und Velten haben zusammen mit Kollegen einen Algorithmus entwickelt, der diese Daten zu zweidimensionalen Videosequenzen zusammensetzt. Allerdings ist es mit diesem Verfahren nur möglich, Aufnahmen von Dingen zu machen, die sich nicht bewegen.




Die für solche Aufnahmen notwendige Hardware ist derzeit noch sehr teuer: Die Streak-Kamera und der verwendete Laser kosten rund 250.000 US-Dollar.
Raskar sieht Einsatzmöglichkeiten für das System auf verschiedenen Gebieten. So könnte sie als eine Art Ultraschall mit Licht und für die Erforschung von Materialeigenschaften eingesetzt werden. Zudem könnte die Technik die notwendigen Analysen liefern, um bessere Blitzgeräte für Fotoapparate zu entwickeln. Raskar nennt es einen ultimativen Traum, einen Aufsteckblitz zu entwickeln, der es mit einem Studioblitz mit all seinem Zubehör aufnehmen kann.




Quelle: [Um Links zu sehen registriere dich bitte. Klicke hier.]

[DerStaatsfeind]

krass...

[-Jan-]

// Videos Added.

[Synaptic]

Ganz ehrlich ... Wenn ich meine Taschenlampe auf ne Colaflasche halte und langsam
von Links nach rechts gehe, sieht das genau so aus, es reflektiert am Plaste ....

[xRay]

@ Synaptic: Dann nimms auf und stells online. ~

[-Jan-]

Ich glaube einige verfehlen hier die Tragweite dieser Entwicklung.

[Synaptic]

Licht als solches, ist ohne Partikel, die es reflektieren so schonmal gar nicht zu sehen.
Warum sollten denn die Supergenies mit einer Entwicklung dessen tragweite so "unfucking fassbar" ist sonst
eine COLA FLASCHE verwenden.

Es ist eine Zeitlupenkamera mit 3 Spiegeln die das ganze nur reflektiert und unheimlich
langsam darstellt, sodass es unser Auge besser erkennen kann.
Wir haben in der 8ten klasse schon die ausbreitung des lichtes behandelt
und beispiele anhand von Filmen gesehen.

Das das licht so "Stark" wirkt, liegt nebenbei nur an den Spiegeln und der belichtungszeit.

Ich vermute eher, das du texte kopierst und sie auch glaubst, weil sie intelligent klingen.

Natürlich möchte ich nicht abstreiten, das die Kamera etwas besonderes ist, aber das
Argument "ist so schnell, dass sie die Ausbreitung von Licht in Zeitlupe zeigen kann" ist
einfach lächerlich.

[Dardan]

Kann mich jemand aufklären welche Vorteile die Forschung nun dank dieser neuen Kamera hat?

Ansonsten frage ich mich, wieso man nicht 'ne Taschenlampe o.ä in die Kamera leuchten lassen hat.
Da hätte man ohne Zweifel gesehen wie das Licht immer näher kommt, falls es wirklich den Lichtverlauf aufnehmen kann.
lg Ich;

[Virtual]

Es geht nicht darum, dass sich Licht einfach bewegt, sondern wie es sich verhällt, wenn es gebrochen wird.
Da reicht auch, wie zu sehen, eine schlichte Flasche, um dies zu verdeutlichen.

Grob gesagt, wie verhällt sich Licht in einem "Körper" und an einem "Körper".
Dies wird die Berechnungen von Licht beispielsweise für eure Spiele zukünftig beeinflussen.

Nicht mehr nach "Gefühl" sondern nach gegeben Formeln nimmt das Licht und Reflektionen Gestalt an.

Aber ich meine, dass Synaptic den Durchblick hat,
was die Forscher hier machen hat er in der 8ten Klasse durchgenommen. :)

[Airdevil]

Was habt ihr für Probleme? Diese Erfindung ist genial. Wisst ihr, was Photonen sind? Wenn nicht, dann werdet ihr es nicht verstehen. Durch diese Photonen wird das Licht sichtbar. Wenn sie nun die Bewegung der Photonen sichtbarmachen, wird die Bewegung des Lichts sichtbar.

Also ich finde diese Kamera toll. Mich faszinieren die neuen Forschungen.

[B00M]

Ganz nett aber nicht bahnbrechend.